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科学研究

新型污染物的工艺去除机理

2018-03-19 17:53:28 来源:9001aa金沙登录环境研究院 点击:

全氟化合物:全氟化合物(PFASs)是一类由人工合成的有机化合物,被广泛应用于杀虫剂配方、纸张、防治、防火剂、纺织、印染和食品包装材料等工艺和生活领域,其使用已经超过60年。由于碳氟共价键键能很高,全氟化合物在环境中非常稳定,并且长链的全氟化合物具有很强的生物富集性。我们调查了18种全氟化合物在不同类型污水处理厂和自来水厂中的浓度及其去除率。研究表明:全氟化合物在广州城市污水处理厂和自来水厂中广泛存在。污水处理厂中的全氟化合物的排放量为几百到几千毫克每天。PFBSPFOSPFOA是水处理系统水相中主要的全氟化合物,而PFOS是污泥中唯一的主要全氟化合物。全氟化合物在水相和污泥相中的分布类型和分布特征表明污泥对长链的全氟化合物具有较强的吸附能力。在污水处理厂中,传统的活性污泥不能有效去除全氟化合物,MBR对长链的全氟羧酸有较好的效果,Unitank工艺有一定的效果。而在自来水厂中,活性炭和破碎炭最高可以分别去除42%100%的全氟化合物。而其他的工艺如紫外、氯消毒、臭氧和过滤等过程对去除全氟化合物都没有效果。风险商值计算表明广州自来水中全氟化合物不会对居民引起急性的健康风险。本研究的结果表明城市水厂应采取有效的处理技术来去除这类化合物。

 

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12. 全氟化合物在污水处理厂总平均去除率及随出水和污泥排出比例

 

杀生剂: 近些年来,家用杀生剂作为新型有机污染物越来越多地引起人们的关注。它们应用广泛、使用量大,在各种环境介质中被频繁检出,而且它们本身自带的杀菌等生物活性具备潜在的生态环境风险。各类的杀生剂被广泛地应用在各种各样的药物及个人护理品(PPCPs)与家用日化产品中。这些产品使用后,其中杀生剂便随生活废水经污水管网排入污水处理厂(WWTPs)。目前我国对不同污水处理厂及受纳河流中杀生剂的分布、归趋及其生态风险研究并不多。

采用超高效液相色谱串联三重四级杆质谱(UHPLC-MS/MS)基于内标法测定了19种目标杀生剂在污水处理厂及其受纳河流中的浓度分布,并采用质量平衡的分析方法探讨了它们在污水处理厂各工艺段的去除规律及污染负荷。结果表明:19种杀生剂在污水处理厂及其受纳河流中广泛存在,水相样品中19种全部检出,而固相样品中也检出18种。在污水处理厂的废水中,避蚊胺 DEET)是最主要的污染物,其在不同污水处理厂各工艺段的均值浓度都高达110~393 ng/L,而活性污泥及过剩污泥中主要的污染物为三氯卡班,其均值浓度高达1170~2110 ng/g(干重)。同时,DEET和三氯卡班在受纳河流的地表水和沉积物中也呈现出最高的浓度水平,其均值分别高达235 ng/L339 ng/g。大多数目标杀生剂都易于从污水处理厂的水相中得以去除,十个不同污水处理厂对杀生剂总体(∑19 biocides)的平均去除率可高达75%,其中改良A/OMBR(生物膜法)和布鲁塞尔2000氧化沟三种工艺类型对∑19 biocides均呈现出较高的水相去除率(≥82%)。而这些在水相中被去除的部分主要归功于生物降解及活性污泥的吸附。基于进水估算的∑19 biocides的人均污染负荷的均值高达907 μg/d/person,而排入受纳环境的人均污染负荷的均值也很高,出水中为187 μg/d/person,过剩污泥中为121 μg/d/person。而基于进水污染负荷估算所得的∑19Biocides在全国的年使用量可高达453 t/y,而通过出水和过剩污泥排入受纳环境的总排放量也高达289 t/y。另外,污水处理厂出水的排放会导致受纳河流的杀生剂污染,并且初步的风险评价表明:某些杀生剂(如克霉唑、多菌灵、三氯卡班等)对水生生物呈现出高风险。因此,应该注重开发并应用更有效的污水深度处理工艺以减少杀生剂向受纳环境中的排放,进而降低它们对生态环境乃至人类的潜在生态健康风险。


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13. 杀生剂在城市污水处理系统中的去除效率。



References:

(1)     Pan CG, Liu YS, Ying GG (2016) Perfluoroalkyl substances (PFASs) in wastewater treatment plants and drinking water treatment plants: Removal efficiency and exposure risk. Water Research 106, 562-570.

(2)     Liu WR, Yang YY, Liu YS, Zhang LJ, Zhao JL, Zhang QQ, Zhang M, Zhang JN, Jiang YX, Ying GG (2017) Biocides in wastewater treatment plants: mass balance analysis and pollution load estimation. Journal of Hazardous Materials 329, 310-320.


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